5. ДАВЛЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ. АРХИМЕДОВА СИЛА.

Задача 1. На графике представлена зависимость давления морской воды от глубины погружения для трех морей.  В каком море плотность воды наименьшая?

1) в первом

2) во втором

3) в третьем

4) во всех морях соленость воды одинаковая

Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

плотность – физическая величина, равная отношению массы тела к его объему (масса вещества в единице объема);

давление в жидкости – зависит от плотности жидкости и глубины погружения;

график зависимости давления от глубины погружения – это наглядное изображение величин, отражающее зависимость давления  от глубины погружения.

Шаг 2. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.

1. Определим давление, производимое жидкостями на одной и той же глубине, например, на глубине 10м.

2. Выделим на графике точки соответствующие глубине погружения 10м (рис. 1).

рис. 1

3. Зафиксируем  давления, производимые разными  жидкостями (рис. 2). Становится очевидным, что 

рис. 2

4. Сконструируем образ задачи  (переведем  графики в модель). Обозначим стрелками давление, производимое на тело, погруженное в жидкость

Давление в жидкости зависит от ее плотности и глубины погружения  и определяется формулой 

Т. к. давление прямо пропорционально плотности жидкости, то давление будет больше в той жидкости, плотность которой больше.

Итак, плотность в море 1 наименьшая.

Ответ: в случае 1 плотность воды наименьшая.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?



Задача 5.  Проанализируйте информацию,  данную на рисунке, и определите, на сколько уменьшилось натяжение нити при опускании латунного бруска из воздуха в сосуд с бензином.



Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

плотность – физическая величина, равная отношению массы тела к его объему (масса вещества в единице объема);

архимедова сила – сила, выталкивающая тело из жидкости или газа.

Шаг 2. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.


1. На латунный брусок, подвешенный на нити,

в воздухе действуют  две силы: сила тяжести и сила натяжения нити. Изобразим эти силы.

2. На брусок, опущенный в воду, действует еще и выталкивающая сила. Изобразим эти силы.

3. Сила натяжения нити при опускании тела в воду уменьшается на архимедову силу.

Шаг 3. Математическая модель решения.




  Дано: 

1) На брусок, находящийся в воздухе, действует две силы (рис. 1) :  сила тяжести и сила натяжения нити

2) На тело, погруженное в жидкость, действует сила натяжения нити, сила тяжести и  архимедова сила.

3) Сила натяжения нити при опускании тела в воду уменьшается на величину архимедовой силы

т. к.

  Ответ: 

Задание 6. Камень лежит на дне сосуда, полностью погруженный в воду (см. рисунок). Как изменится сила давления камня на дно, если в воду добавить поваренную соль?  Ответ поясните.

Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

плотность – физическая величина, равная отношению массы тела к его объему (масса вещества в единице объема);

вес тела – сила, с которой тело, вследствие притяжения к Земле, действует на опору или подвес;

архимедова сила – сила, выталкивающая тело из жидкости или газа.

Шаг 2. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.


1. Сила давления камня на дно  равна весу тела  в жидкости. Изобразим эту силу.

2. На тело в воде действует сила тяжести  и сила Архимеда

3. Если добавить в воду соль, то плотность воды станет больше, следовательно, архимедова сила  увеличится.

При увеличении выталкивающей силы вес тела  в растворе соли (сила давления на дно) станет меньше



Ответ: сила давления камня на дно уменьшится


Задача 7. В  цилиндрический сосуд, доверху наполненный водой, опускают шарик массой m=0,2кг и плотностью  . Диаметр шарика меньше диаметра и высоты сосуда. Определите массу воды, которая выльется из сосуда.

1) 0,2кг  2) 0,16кг  3) 0,25кг  4) 0,4кг

Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

плотность – физическая величина, равная отношению массы тела к его объему;

архимедова сила – сила, выталкивающая тело из жидкости или газа.

Шаг 2. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.


1. Представим ситуацию, описываемую в задаче: становится очевидным, что если в сосуд, доверху наполненный водой, опустить шарик, то часть воды выльется.



2. По условию задачи  плотность тела меньше плотности воды, следовательно, тело не утонет в воде, а будет плавать на поверхности, частично погрузившись в воду. При этом объем вытесненной воды равен объему погруженной части тела.





3. Изобразим силы, действующие на шарик: если тело плавает, то сила тяжести равна архимедовой силе.





Шаг 3. Математическая модель решения.

  Дано:

               

Т. к.  , то тело плавает, следовательно

Приравняем (1) и (2) 

Ответ:  1)